KR101642754B1 - 반도체장치 - Google Patents

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KR101642754B1
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카즈히로 모리시타
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

각 반도체 모듈(1a, 1b)은, 반도체 칩(2, 3)과, 반도체 칩(2, 3)을 둘러싸는 케이스(4)와, 반도체 칩(2, 3)에 접속되고 케이스(4)의 윗면에 인출된 주 전극(5, 6)를 갖는다. 인접하는 반도체 모듈(1a, 1b)의 주 전극(5, 6)에 접속 전극(7)이 접속 및 고정되어 있다. 접속 전극(7)은 금속판만으로 이루어진다. 이 접속 전극(7)에 의한 결선을 변경하면 정격전류·정격전압·회로 구성 등을 용이하게 변경할 수 있기 때문에, 설계 시간을 단축할 수 있고, 제조 관리가 용이해진다. 그리고, 고장난 반도체 모듈(1a,1b)만 교체하면 되므로, 장치 전체를 교체할 필요는 없다. 이 결과, 코스트를 삭감할 수 있다. 또한, 접속 전극(7)은 도전판으로 이루어지기 때문에, 종래의 배선 버스 바에 비해 부품수를 삭감할 수 있어, 장치를 소형화할 수 있다.

Description

반도체장치{SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은, 전철용, 산업기기, 민생기기 등의 모터 제어에 사용되는 전력용의 반도체장치에 관한 것이다.
반도체 메이커는 용도에 따라 반도체장치의 정격전류·정격전압·회로 구성 등을 설계하고, 그것의 다종다양한 라인업에 맞추어 부품의 조달과 제조 관리를 행할 필요가 있다. 동시에, 유저도 기기마다 반도체장치의 준비와 관리가 필요하게 된다. 또한, 반도체장치의 내부에 많은 반도체 칩이 실장되어 있는데, 그 중의 1개라도 파괴에 이른 경우, 내부의 수리가 곤란하기 때문에 장치 전체를 교체할 필요가 있다. 특히 SiC을 사용한 반도체 칩은, Si칩에 비해 단가가 높아, 장치 전체를 교환하는 것은, 큰 손실을 초래한다. 이와 같이 코스트가 크다고 하는 문제가 있었다. 이에 대해, 2개의 반도체 모듈을 배선 버스 바(bus bar)로 접속한 반도체장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본국 특개 2000-082772호 공보
그러나, 종래의 반도체 장치에서는, 배선 버스 바를 사용함으로써 부품수가 많아져, 반도체장치 전체가 커진다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 전술한 것과 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 코스트와 부품수를 삭감하고 장치를 소형화할 수 있는 반도체장치를 얻는 것이다.
본 발명에 관한 반도체장치는, 반도체 칩과, 상기 반도체 칩을 둘러싸는 케이스와, 반도체 칩에 접속되고 상기 케이스의 윗면에 인출된 주 전극을 갖는 제1 및 제2 반도체 모듈과, 상기 제1 및 제2 반도체 모듈의 상기 주 전극에 접속 및 고정된 접속 전극을 구비하고, 상기 접속 전극은 금속판만으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 코스트와 부품수를 삭감하고 장치를 소형화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체장치를 나타낸 회로도다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체장치를 나타낸 사시도다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체장치를 나타낸 단면도다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 모듈의 내부를 나타낸 사시도다.
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체장치의 변형예 1을 나타낸 회로도다.
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체장치의 변형예 2를 나타낸 회로도다.
도 7은 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체장치의 변형예 3을 나타낸 회로도다.
도 8은 본 발명의 실시형태 2에 관한 반도체장치를 나타낸 단면도다.
도 9는 본 발명의 실시형태 3에 관한 반도체장치를 나타낸 단면도다.
도 10은 본 발명의 실시형태 4에 관한 반도체장치를 나타낸 단면도다.
도 11은 본 발명의 실시형태 5에 관한 반도체장치를 나타낸 단면도다.
도 12는 본 발명의 실시형태 6에 관한 반도체장치를 나타낸 단면도다.
도 13은 본 발명의 실시형태 7에 관한 반도체장치의 주 전극을 나타낸 평면도다.
도 14는 본 발명의 실시형태 8에 관한 반도체장치를 나타낸 단면도다.
본 발명의 실시형태에 관한 반도체장치에 대해서 도면을 참조해서 설명한다. 동일 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 부호를 붙이고, 설명의 반복을 생략하는 경우가 있다.
실시형태 1.
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체장치를 나타낸 회로도다. 2개의 반도체 모듈(1a, 1b)이 직렬로 접속되어 있다. 각 반도체 모듈(1a, 1b)은, 병렬로 접속된 IGBT(2)(Insulated Gate Bipolar Transistor)과 FWD(3)(Free Wheeling Diode)을 갖는다.
도 2는, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체장치를 나타낸 사시도다. 각 반도체 모듈(1a, 1b)의 케이스(4)의 윗면에 콜렉터 주 전극(5)과 에미터 주 전극(6)가 인출되어 있다. 이 콜렉터 주 전극(5)과 에미터 주 전극(6)은 외부 회로 또는 인접하는 반도체 모듈과 접속된다. 여기에서는, Al이나 Cu 등의 도전판만으로 이루어진 접속 전극(7)이 반도체 모듈 1a의 콜렉터 주 전극(5)과 반도체 모듈 1b의 에미터 주 전극(6)에 볼트(8)로 접속 및 고정되어 있다. 이에 따라, 양쪽 주 전극이 전기적으로 접속되어, 반도체 모듈(1a, 1b)이 서로 고정된다.
도 3은, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체장치를 나타낸 단면도다. 도 4는, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 모듈의 내부를 나타낸 사시도다. 베이스 판(9) 위에 절연 기판(10)과 드라이브 기판(11)이 땜납(12)을 개재하여 실장되어 있다. 절연 기판(10)은 절연성 및 열전도성이 우수한 재료인 AlN로 이루어진다. 절연 기판(10) 위에 반도체 칩인 IGBT(2)과 FWD(3)이 실장되어 있다.
절연 기판(10) 위에 금속 도금(13, 14)이 설치되어 있다. IGBT(2)의 콜렉터 전극과 FWD(3)의 캐소드 전극이 금속 도금 13에 땜납(12)으로 접합되어 있다. IGBT(2)의 에미터 전극과 FWD(3)의 애노드 전극이 금속 도금 14에 와이어(15)로 접속되어 있다. 콜렉터 주 전극(5)과 에미터 주 전극(6)이 각각 금속 도금(13, 14)에 땜납(12)으로 접속되어 있다.
IGBT(2)의 게이트 전극이 드라이브 기판(11)에 와이어(15)로 접속되어 있다. 드라이브 기판(11)은 금속의 전극 또는 전용의 기판을 거쳐 모듈 외부로 인출된다. 드라이브 기판(11)은, IGBT(2)의 게이트 전극과 게이트 구동회로 사이에 접속된 저항을 갖는다. 이 저항에 의해, IGBT(2)을 다수 병렬로 접속했을 때에 발생하는 각 칩 사이의 동작 격차를 경감할 수 있다.
케이스(4)가 IGBT(2)와 FWD(3) 등을 둘러싸고, 수지 등의 밀봉재(16)가 IGBT(2)이나 FWD(3) 등을 밀봉하고 있다. 케이스(4)측의 너트에 볼트(8)를 삽입해서 체결함으로써, 접속 전극(7)이 반도체 모듈 1a의 콜렉터 주 전극(5)과 반도체 모듈 1b의 에미터 주 전극(6)에 접속 및 고정되어 있다.
이상, 설명한 것과 같이, 본 실시형태에서는, 접속 전극(7)을 사용해서 반도체 모듈 1a의 콜렉터 주 전극(5)과 반도체 모듈 1b의 에미터 주 전극(6)을 접속한다. 이 접속 전극(7)에 의한 결선을 변경하면 정격전류·정격전압·회로 구성 등을 용이하게 변경할 수 있기 때문에, 설계 시간을 단축할 수 있고, 제조 관리가 용이해진다. 그리고, 고장난 반도체 모듈(1a, 1b)만 교체하면 되므로, 장치 전체를 바꿀 필요는 없다. 이 결과, 코스트를 삭감할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 접속 전극(7)은 도전판으로 이루어지기 때문에, 종래의 배선 버스 바에 비해 부품수를 삭감할 수 있어, 장치를 소형화할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체장치의 변형예 1을 나타낸 회로도다. 반도체 모듈(1a, 1b)이 병렬로 접속되어 있다. 도 6은, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체장치의 변형예 2를 나타낸 회로도다. 반도체 모듈(1a, 1b)의 콜렉터 주 전극(5)끼리가 절연되어 있다. 도 7은, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체장치의 변형예 3을 나타낸 회로도다. 3개의 반도체 모듈(1a, 1b, 1c)이 병렬로 접속되어 있다. 이와 같이 2개 이상의 반도체 모듈을 직렬이나 병렬로 조합할 수 있다.
또한, 콜렉터 주 전극(5)과 에미터 주 전극(6)의 윗면이 제 케이스(4)의 윗면에 대해 단차가 없는 것이 바람직하다. 이에 따라, 전류경로가 짧아져, 배선 인덕턴스가 작아진다.
실시형태 2.
도 8은, 본 발명의 실시형태 2에 관한 반도체장치를 나타낸 단면도다. 접속 전극(7)의 양단이 아래쪽으로 구부러져 걸림부(17)로 되어 있다. 걸림부(17)가 걸리는 홈(18)이 반도체 모듈(1a, 1b)의 케이스(4)의 윗면에 설치되어 있다. 이에 따라, 반도체 모듈(1a, 1b)끼리의 위치 결정이 용이해진다.
실시형태 3.
도 9는, 본 발명의 실시형태 3에 관한 반도체장치를 나타낸 단면도다. 케이스(4)의 윗면에 오목부(19)가 설치되어 있다. 콜렉터 주 전극(5)과 에미터 주 전극(6)은 오목부(19)의 저면으로 인출되어 있다. 오목부(19) 내부에 있어서 콜렉터 주 전극(5)과 에미터 주 전극(6)과 접속 전극(7)이 접속 및 고정되어 있다. 이와 같이 콜렉터 주 전극(5)과 에미터 주 전극(6)에의 볼트(8)의 부착 위치를 낮춤으로써, 반도체장치에 인접해서 접속된 외부 기기와의 절연 거리를 확보할 수 있기 때문에, 절연 성능을 향상시킬 수 있다.
실시형태 4.
도 10은, 본 발명의 실시형태 4에 관한 반도체장치를 나타낸 단면도다. 반도체 모듈 1b의 에미터 주 전극(6)은 반도체 모듈 1b의 케이스(4)의 윗면에 인출되어 있다. 반도체 모듈 1a의 콜렉터 주 전극(5)은, 반도체 모듈 1b의 케이스(4)의 윗쪽까지 뻗어, 반도체 모듈 1b의 에미터 주 전극(6)에 접속 및 고정되어 있다.
이와 같이 한쪽의 반도체 모듈의 주 전극이 접속 전극의 기능을 갖는 것에 의해, 반도체 모듈끼리의 접속에 별개의 접속 전극이 불필요하게 된다. 그리고, 접속 부분이 1개소만으로 됨으로써, 작업성이 향상된다.
실시형태 5.
도 11은, 본 발명의 실시형태 5에 관한 반도체장치를 나타낸 단면도다. 반도체 모듈 1a의 콜렉터 주 전극(5)의 선단이 아래쪽으로 구부러져서 걸림부(17)로 되어 있다. 걸림부(17)가 걸리는 홈(18)이 반도체 모듈 1b의 케이스(4)의 윗면에 설치되어 있다. 이에 따라, 반도체 모듈(1a, 1b)끼리의 위치 결정이 용이해진다.
실시형태 6.
도 12는, 본 발명의 실시형태 6에 관한 반도체장치를 나타낸 단면도다. 반도체 모듈 1b의 케이스(4)의 윗면에 오목부(19)가 설치되어 있다. 반도체 모듈 1b의 에미터 주 전극(6)은 오목부(19)의 저면에 인출되어 있다. 오목부(19) 내부에 있어서 반도체 모듈 1a의 콜렉터 주 전극(5)과 반도체 모듈 1b의 에미터 주 전극(6)이 접속 및 고정되어 있다. 이와 같이 콜렉터 주 전극(5)과 에미터 주 전극(6)에의 볼트(8)의 장착 위치를 낮춤으로써, 반도체장치에 인접해서 접속된 외부 기기와의 절연 거리를 확보할 수 있기 때문에, 절연 성능을 향상시킬 수 있다.
실시형태 7.
도 13은, 본 발명의 실시형태 7에 관한 반도체장치의 주 전극을 나타낸 평면도다. 실시형태 4∼6에서는 반도체 모듈(1a, 1b)의 콜렉터 주 전극(5)과 에미터 주 전극(6)은 볼트(8)에 의해 접속되어 있었지만, 본 실시형태에서는 반도체 모듈(1a, 1b)의 콜렉터 주 전극(5)과 에미터 주 전극(6)은 한쪽이 다른쪽에 끼워넣어지는 삽입형으로 되어 있다. 이에 따라, 더욱 접속이 용이해져, 작업성이 향상된다.
실시형태 8.
도 14는, 본 발명의 실시형태 8에 관한 반도체장치를 나타낸 단면도다. 절연부재(20)가 반도체 모듈(1a, 1b)의 콜렉터 주 전극(5)과 에미터 주 전극(6)에 볼트(8)로 고정된다. 반도체 모듈(1a, 1b)의 콜렉터 주 전극(5)과 에미터 주 전극(6)의 사이에 있어서 케이스(4)의 윗면의 가장 바깥둘레부에 볼록부(21)가 설치되어 있다. 이에 따라, 전기적인 접속을 필요로 하지 않는 결선에 있어서, 주 전극 사이의 연면거리(creeping distance)를 늘림으로써 주 전극 사이의 절연성을 향상시킬 수 있다.
이때, 실시형태 1∼8에서는 각반도체 모듈(1a, 1b)이 Si-IGBT와 Si 다이오드를 갖지만, 이것에 한정되지 않고 반도체 칩으로서 Si-IGBT, Si 다이오드, SiC-IGBT, SiC-MOSFET, SiC 다이오드의 어느 1개 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. SiC에 의해 형성된 반도체 칩은, 내전압성과 허용 전류밀도가 높기 때문에, 소형화할 수 있다. 이 소형화된 반도체 칩을 사용함으로써, 이 반도체 칩을 짜넣은 반도체장치도 소형화할 수 있다. 또한, 반도체 칩의 내열성이 높기 때문에, 히트싱크의 방열 핀을 소형화할 수 있고, 수냉부를 공냉화할 수 있으므로, 장치를 더욱 더 소형화할 수 있다. 또한, 반도체 칩의 전력손실이 낮고 고효율이기 때문에, 장치를 고효율화할 수 있다.
1a 반도체 모듈(제1 반도체 모듈)
1b 반도체 모듈(제2 반도체 모듈)
2 IGBT(반도체 칩)
3 FWD(반도체 칩)
4 케이스
5 콜렉터 주 전극(주 전극)
6 에미터 주 전극(주 전극)
7 접속 전극
17 걸림부
18 홈
19 오목부
20 절연부재
21 볼록부

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 반도체 칩과, 상기 반도체 칩을 둘러싸는 케이스와, 상기 반도체 칩에 접속되고 상기 케이스의 윗면에 인출된 주 전극을 갖는 제1 및 제2 반도체 모듈과,
    상기 제1 및 제2 반도체 모듈의 상기 주 전극에 접속 및 고정된 접속 전극을 구비하고,
    상기 접속 전극은 금속판만으로 이루어지고,
    상기 접속 전극의 양단이 아래쪽으로 구부러져 걸림부로 되어 있고,
    상기 걸림부가 걸리는 홈이 상기 제1 및 제2 반도체 모듈의 상기 케이스의 상기 윗면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 케이스의 상기 윗면에 오목부가 설치되고,
    상기 주 전극은 상기 오목부의 저면으로 인출되고,
    상기 오목부 내부에 있어서 상기 주 전극과 상기 접속 전극이 접속 및 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 주 전극의 윗면은 상기 케이스의 상기 윗면에 대해 단차가 없는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  5. 삭제
  6. 반도체 칩과, 상기 반도체 칩을 둘러싸는 케이스와, 상기 반도체 칩에 접속되고 상기 케이스로부터 인출된 주 전극을 갖는 제1 및 제2 반도체 모듈을 구비하고,
    상기 제2 반도체 모듈의 상기 주 전극은, 상기 제2 반도체 모듈의 상기 케이스의 윗면에 인출되고,
    상기 제1 반도체 모듈의 상기 주 전극은, 상기 제2 반도체 모듈의 상기 케이스의 윗쪽까지 뻗어, 상기 제2 반도체 모듈의 상기 주 전극에 접속 및 고정되고,
    상기 제1 반도체 모듈의 상기 주 전극의 선단이 아래쪽으로 구부러져 걸림부로 되어 있고,
    상기 걸림부가 걸리는 홈이 상기 제2 반도체 모듈의 상기 케이스의 상기 윗면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제2 반도체 모듈의 상기 케이스의 상기 윗면에 오목부가 설치되고,
    상기 제2 반도체 모듈의 상기 주 전극은 상기 오목부의 저면으로 인출되고,
    상기 오목부 내부에 있어서 상기 제1 반도체 모듈의 상기 주 전극과 상기 제2 반도체 모듈의 상기 주 전극이 접속 및 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 반도체 모듈의 상기 주 전극은 한쪽이 다른쪽에 끼워넣어지는 삽입형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  9. 반도체 칩과, 상기 반도체 칩을 둘러싸는 케이스와, 상기 반도체 칩에 접속되고 상기 케이스의 윗면에 인출된 주 전극을 갖는 제1 및 제2 반도체 모듈과,
    상기 제1 및 제2 반도체 모듈의 상기 주 전극에 고정되는 절연부재를 구비하고,
    상기 제1 및 제2 반도체 모듈의 상기 주 전극의 사이에 있어서 상기 케이스의 상기 윗면에 볼록부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6631114B2 (ja) * 2015-09-17 2020-01-15 富士電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の計測方法
JP6391844B2 (ja) * 2015-09-28 2018-09-19 三菱電機株式会社 半導体装置
WO2018012122A1 (ja) * 2016-07-11 2018-01-18 富士電機株式会社 半導体装置及び振動抑制装置
CN109661861B (zh) * 2016-09-06 2023-05-26 三洋电机株式会社 开关装置
JP2018060928A (ja) * 2016-10-06 2018-04-12 株式会社日立製作所 パワーモジュールおよび電力変換装置
JP7172326B2 (ja) 2018-09-14 2022-11-16 富士電機株式会社 半導体ユニット、半導体モジュール及び半導体装置
JP7215265B2 (ja) 2019-03-19 2023-01-31 富士電機株式会社 半導体ユニット、半導体モジュール及び半導体装置
JP7365209B2 (ja) 2019-11-27 2023-10-19 大和ハウス工業株式会社 天井部材取り付け具、建物天井及びその施工方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010186953A (ja) 2009-02-13 2010-08-26 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置とその製造方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0732229B2 (ja) * 1988-12-06 1995-04-10 三菱電機株式会社 半導体装置
JPH05160337A (ja) 1991-12-10 1993-06-25 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
JP3160442B2 (ja) 1993-10-29 2001-04-25 東芝エフエーシステムエンジニアリング株式会社 インバータ装置
DE69535775D1 (de) * 1994-10-07 2008-08-07 Hitachi Ltd Halbleiteranordnung mit einer Mehrzahl von Halbleiterelementen
JPH08186193A (ja) * 1994-12-28 1996-07-16 Hitachi Ltd 回路基板及びそれを用いた半導体装置
JPH10256411A (ja) * 1997-03-12 1998-09-25 Sansha Electric Mfg Co Ltd 電力用半導体モジュール
JP2000082772A (ja) 1998-09-04 2000-03-21 Toshiba Corp 半導体モジュール接続装置
JP3674333B2 (ja) * 1998-09-11 2005-07-20 株式会社日立製作所 パワー半導体モジュール並びにそれを用いた電動機駆動システム
JP3648417B2 (ja) * 1999-12-09 2005-05-18 株式会社東芝 パワー半導体モジュール及び電力変換装置
JP3739640B2 (ja) * 2000-08-28 2006-01-25 シャープ株式会社 液晶モジュールの製造方法
JP4092071B2 (ja) 2000-11-30 2008-05-28 三菱電機株式会社 半導体パワーモジュール
JP3731511B2 (ja) 2001-08-31 2006-01-05 株式会社日立製作所 コネクタ一体型パワーモジュール
JP3676719B2 (ja) * 2001-10-09 2005-07-27 株式会社日立製作所 水冷インバータ
JP4488978B2 (ja) * 2005-08-11 2010-06-23 株式会社日立製作所 電力変換器の主回路構造
JP4793289B2 (ja) * 2007-03-02 2011-10-12 三菱自動車工業株式会社 電気自動車用ケーブル接続構造
JP5183642B2 (ja) * 2007-12-20 2013-04-17 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 半導体装置およびその製造方法
CN201226385Y (zh) * 2008-06-13 2009-04-22 徐文亮 排线连接器
JP4630367B2 (ja) * 2008-11-25 2011-02-09 本田技研工業株式会社 車両用高圧電装ユニット
JP5481104B2 (ja) * 2009-06-11 2014-04-23 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
JP5113815B2 (ja) * 2009-09-18 2013-01-09 株式会社東芝 パワーモジュール
JP2012004165A (ja) * 2010-06-14 2012-01-05 Fujitsu Ltd 実装構造、配線基板組立体及び固定方法
CN101888037A (zh) * 2010-06-24 2010-11-17 上海航天科工电器研究院有限公司 电流连接器
CN202167483U (zh) * 2011-06-30 2012-03-14 江苏宏微科技有限公司 Igbt功率半桥模块

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010186953A (ja) 2009-02-13 2010-08-26 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置とその製造方法

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US20150138733A1 (en) 2015-05-21
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